專(zhuān)利名稱(chēng)：閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及胸外按壓系統(tǒng)，尤其涉及一種閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自從 1960 年，Kouwenhoven, JudeJP Knickerbocker 揭示了胸外按壓能夠在心室纖顫期間維持患者血液循環(huán)的重要作用以來(lái)，胸外按壓技術(shù)就一直被作為搶救心臟驟停患者的核心急救措施和心肺復(fù)蘇技術(shù)中的關(guān)鍵一環(huán)。胸外按壓的主要目的是為大腦和心臟等人體重要器官及時(shí)提供血液供給，促使人體血液自主循環(huán)的重新建立。因此，急救過(guò)程中， 人體血液循環(huán)的血流量是評(píng)價(jià)胸外按壓質(zhì)量的核心指標(biāo)。但是，在實(shí)際中，幾乎所有胸外按壓操作都僅將按壓深度和頻率的統(tǒng)一化標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，并沒(méi)有將血流量等相關(guān)生理參數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。對(duì)不同患者施救過(guò)程中的胸外按壓深度和頻率統(tǒng)一化，雖然有利于急救人員對(duì)胸外按壓的掌握，方便其操作，但是卻忽視了患者的個(gè)體差異。由于患者體型、胸部厚度、按壓位置以及健康狀況的不同，同一標(biāo)準(zhǔn)深度和頻率的胸外按壓將對(duì)不同的患者產(chǎn)生不同的人體血液循環(huán)血流量。如果僅將按壓深度和頻率作為胸外按壓質(zhì)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)， 將無(wú)法準(zhǔn)確客觀(guān)地反映患者生理狀態(tài)和實(shí)際血流量的大小，從而導(dǎo)致胸外按壓低效甚至無(wú)效。為了在胸外按壓操作中針對(duì)患者的不同情況而采用個(gè)性化急救方案，以提高胸外按壓效率，就必須對(duì)與血流量相關(guān)的生理參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況自動(dòng)控制胸外按壓操作，由此形成一個(gè)閉環(huán)胸外按壓控制系統(tǒng)。閉環(huán)胸外按壓控制概念正是基于這種考慮而提出來(lái)的。大量研究表明，呼吸末二氧化碳分壓(PETCC^)和平均動(dòng)脈舒張壓(MARP)與患者自主循環(huán)重建效果有著密切聯(lián)系。2010年美國(guó)心臟協(xié)會(huì)心肺復(fù)蘇與心血管急救指南提出了將PETC02和MARP作為評(píng)價(jià)胸外按壓質(zhì)量的無(wú)創(chuàng)和有創(chuàng)標(biāo)準(zhǔn)，明確了在PETC02小于IOmmHg 或者在MARP小于20mmHg的情況下嘗試提高胸外按壓質(zhì)量的要求。根據(jù)此要求，只要將 PETC02和MARP引入閉環(huán)胸外按壓控制系統(tǒng)中，并采用有效的胸外按壓調(diào)節(jié)控制手段調(diào)控該生理參數(shù)，就可突破目前普遍采用的以統(tǒng)一胸外按壓深度和頻率為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)胸外按壓質(zhì)量的局限性，達(dá)到用個(gè)性化急救方案提高胸外按壓效率的本質(zhì)目的。目前，還未發(fā)現(xiàn)能夠以患者PETC02和MARP作為反饋生理信號(hào)，實(shí)時(shí)有效調(diào)節(jié)胸外按壓操作的閉環(huán)自控胸外按壓系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)以患者的PETC02和MARP作為反饋生理信號(hào)，實(shí)時(shí)有效地調(diào)節(jié)胸外按壓操作。本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是一種閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)，包括反饋生理信號(hào)采集模塊、后置處理放大模塊、智能控制器、控制接口、電動(dòng)胸外按壓器和胸厚信號(hào)采集模塊，其中[0008]所述生理信號(hào)采集模塊，采集呼吸末二氧化碳分壓(PETCC^)信號(hào)和平均動(dòng)脈舒張壓(MARP)信號(hào)；所述后置處理放大模塊，接收所述生理信號(hào)采集模塊發(fā)送的呼吸末二氧化碳分壓 (PETC02)信號(hào)和平均動(dòng)脈舒張壓(MARP)信號(hào)，并進(jìn)行放大濾波處理，使之適配于智能控制器的采樣處理；所述胸厚信號(hào)采集模塊采集患者的胸厚信號(hào)；所述智能控制器，采樣來(lái)自所述后置處理放大模塊的模擬信號(hào)和胸厚信號(hào)采集模塊采樣得到的患者胸厚信號(hào)，并將反應(yīng)實(shí)際反饋生理信息的所述模擬信號(hào)與目標(biāo)生理信號(hào)進(jìn)行比較，并結(jié)合模糊控制算法或模糊PID控制算法產(chǎn)生能夠達(dá)到目標(biāo)生理信號(hào)的擬實(shí)施胸外按壓的深度和頻率控制信號(hào)；同時(shí)，所述智能控制器利用患者胸厚信號(hào)產(chǎn)生基于患者體型的胸外按壓深度上限數(shù)據(jù)，在擬實(shí)施胸外按壓深度大于胸外按壓上限時(shí)，將擬實(shí)施胸外按壓深度數(shù)據(jù)統(tǒng)一設(shè)置為胸外按壓上限數(shù)據(jù)，使實(shí)際胸外按壓深度不超過(guò)胸外按壓深度上限；所述控制接口連接所述智能控制器和所述電動(dòng)胸外按壓器，傳輸所述胸外按壓深度和頻率控制信號(hào)；所述電動(dòng)胸外按壓器，接收經(jīng)由所述控制接口傳輸?shù)膩?lái)自所述智能控制器的胸外按壓深度和頻率控制信號(hào)，實(shí)施胸外按壓操作。所述智能控制器包括微處理器，A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)、顯示器和揚(yáng)聲器， 其中所述A/D轉(zhuǎn)換器將來(lái)自所述后置處理放大模塊和來(lái)自所述胸厚采集模塊的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以進(jìn)行運(yùn)算處理的數(shù)字信號(hào)；所述微處理器，接收來(lái)自所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過(guò)所述模糊控制算法或模糊PID控制算法處理，產(chǎn)生數(shù)字控制信號(hào)；所述D/A轉(zhuǎn)換器接收來(lái)自所述微處理器的數(shù)字控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換成模擬控制信號(hào)發(fā)送到所述控制接口 ；所述鍵盤(pán)用于設(shè)置目標(biāo)呼吸末二氧化碳(PETCC^)和目標(biāo)平均動(dòng)脈舒張壓(MARP) 數(shù)據(jù)，發(fā)送給所述微處理器；所述顯示器實(shí)時(shí)顯示來(lái)自所述微處理器的如下數(shù)據(jù)患者的呼吸末二氧化碳 (PETC02)和平均動(dòng)脈舒張壓(MARP)；所述揚(yáng)聲器受所述處理器驅(qū)動(dòng)，在患者PETC02和MARP未達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)時(shí)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)
生報(bào)警信號(hào)。所述胸厚信號(hào)采集模塊為位移傳感器，所述位移傳感器設(shè)置在所述電動(dòng)胸外按壓器內(nèi)，并將胸厚信號(hào)經(jīng)由所述控制接口傳輸給所述智能控制器。所述反饋生理信號(hào)采集模塊包括呼吸末二氧化碳分壓(PETCC^)傳感器和平均動(dòng)脈舒張壓(MARP)傳感器。所述后置處理放大模塊包括呼吸末二氧化碳分壓(PETCC^)采樣放大器和平均動(dòng)脈舒張壓(MARP)采樣放大器，分別將所述呼吸末二氧化碳分壓(PETCC^)信號(hào)和平均動(dòng)脈舒張壓(MARP)信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波處理，轉(zhuǎn)換成所述智能控制器可采樣識(shí)別的模擬信號(hào)。所述電動(dòng)胸外按壓器包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和與其連接的按壓桿。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是通過(guò)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反映胸外按壓質(zhì)量的無(wú)創(chuàng)和有創(chuàng)反饋生理信號(hào)PETC02和MARP，智能控制器利用該反饋生理信號(hào)，基于模糊控制算法或模糊PID控制算法，進(jìn)行胸外按壓深度和頻率的閉環(huán)控制，對(duì)心臟驟?；颊邔?shí)施個(gè)性化的胸外按壓急救操作，突破目前普遍采用的以統(tǒng)一胸外按壓深度和頻率為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)胸外按壓質(zhì)量的局限性，有效提高了胸外按壓質(zhì)量。本實(shí)用新型適用于對(duì)心臟驟停患者的院前急救和連續(xù)救治。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本實(shí)用新型智能控制器結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下請(qǐng)參閱圖1，一種閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)，包括反饋生理信號(hào)采集模塊、后置處理放大模塊、智能控制器、控制接口、電動(dòng)胸外按壓器和胸厚信號(hào)采集模塊。上述胸厚信號(hào)采集模塊用于采集患者的胸部厚度信號(hào)。在本實(shí)施例中胸厚信號(hào)采集模塊為位移傳感器，并設(shè)置在電動(dòng)胸外按壓器內(nèi)，并將胸厚信號(hào)經(jīng)由控制接口傳輸給智能控制器。上述反饋生理信號(hào)采集模塊包括呼吸末二氧化碳分壓(PETCC^)傳感器和平均動(dòng)脈舒張壓(MARP)傳感器，分別用來(lái)檢測(cè)PETC02和MARP。其中PETC02是臨床常用的監(jiān)測(cè)指標(biāo)，通常采用PETC02傳感器測(cè)量。PETC02傳感器采用紅外線(xiàn)吸收光譜技術(shù)，將二氧化碳分壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，供后端控制器采集處理使用。使用時(shí)，將PETC02傳感器置于患者氣道內(nèi)。MARP傳感器是微型壓力傳感器，需要放置在導(dǎo)管的端部，通過(guò)頸動(dòng)脈或股動(dòng)脈插入主動(dòng)脈或右心房，實(shí)時(shí)精確地測(cè)量血壓值。本實(shí)例中采用的MARP傳感器是由kisense公司生產(chǎn)的。上述后置處理放大模塊包括PETC02采集放大器和MARP采集放大器，分別將 PETC02和MARP信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波處理，轉(zhuǎn)換成智能控制器可采集識(shí)別的模擬信號(hào)。請(qǐng)參見(jiàn)圖2，上述智能控制器包括微處理器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)、顯示器和揚(yáng)聲器。微處理器為智能控制器的核心；A/D轉(zhuǎn)換器將反饋生理信號(hào)采集模塊采集得到的模擬反饋生理信號(hào)和胸厚信號(hào)采集模塊采樣得到的模擬胸厚信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以進(jìn)行運(yùn)算處理的數(shù)字信號(hào)輸送給微處理器；微處理器將實(shí)際反饋生理信號(hào)與目標(biāo)生理信號(hào)進(jìn)行比較，并結(jié)合模糊控制算法或模糊PID控制算法產(chǎn)生能夠達(dá)到目標(biāo)生理信號(hào)的擬實(shí)施胸外按壓的深度和頻率控制信號(hào)。同時(shí)，微處理器利用患者胸厚信號(hào)產(chǎn)生基于患者體型的胸外按壓深度上限數(shù)據(jù)，在擬實(shí)施胸外按壓深度大于胸外按壓上限時(shí)，將擬實(shí)施胸外按壓深度數(shù)據(jù)統(tǒng)一設(shè)置為胸外按壓上限數(shù)據(jù)，使實(shí)際胸外按壓深度不超過(guò)胸外按壓深度上限，從而避免過(guò)深的胸外按壓對(duì)患者胸部產(chǎn)生損傷；微處理器將最終得到的數(shù)字控制信號(hào)傳送到D/A 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)控制電動(dòng)胸外按壓器進(jìn)行胸外按壓操作。智能控制器利用鍵盤(pán)設(shè)置目標(biāo)呼吸末二氧化碳分壓(PETCC^)和目標(biāo)平均動(dòng)脈舒張壓(MARP)，通過(guò)顯示器顯示患者實(shí)時(shí)的PETC02、MARP、當(dāng)前胸外按壓深度和頻率。在患者的PETC02和MARP未達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)時(shí)驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。智能控制器結(jié)合采集得到的反饋生理信號(hào)和患者的胸厚信號(hào)，通過(guò)模糊控制算法，計(jì)算出合理的胸外按壓深度和頻率，通過(guò)連接胸外按壓器的控制接口，驅(qū)動(dòng)胸外按壓器按照該按壓深度和頻率進(jìn)行胸外按壓操作，為患者提供個(gè)性化的胸外按壓急救方案。上述電動(dòng)胸外按壓器包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和與其連接的按壓桿。上述智能控制器的控制算法并不限于模糊控制算法，還可以采用模糊PID控制算法。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1)本實(shí)用新型創(chuàng)造性地在胸外按壓操作中引入閉環(huán)控制方法，通過(guò)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反映胸外按壓質(zhì)量的關(guān)鍵生理參數(shù)，并采用有效的胸外按壓調(diào)節(jié)控制手段調(diào)控該生理參數(shù)，突破了目前普遍采用的以統(tǒng)一胸外按壓深度和頻率為標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)胸外按壓質(zhì)量的局限性，達(dá)到用個(gè)性化急救方案提高胸外按壓效率的本質(zhì)目的。2)具有目標(biāo)生理指標(biāo)設(shè)置功能，可根據(jù)當(dāng)前患者生理狀態(tài)并結(jié)合心肺復(fù)蘇指南要求，自動(dòng)或人工設(shè)置目標(biāo)呼吸末二氧化碳值和目標(biāo)平均動(dòng)脈舒張壓值；3)具有智能控制功能，能夠在無(wú)專(zhuān)業(yè)醫(yī)務(wù)人員監(jiān)護(hù)的情況下，自動(dòng)、智能、可靠、安全地進(jìn)行高質(zhì)量的胸外按壓操作；4)具有按壓深度上限設(shè)置功能，可根據(jù)患者體型和生理狀態(tài)自動(dòng)或人工設(shè)置胸外按壓深度的最大值，保證胸外按壓在安全范圍內(nèi)進(jìn)行，避免由于過(guò)度按壓導(dǎo)致的胸骨骨折、 胸部組織損傷等并發(fā)癥的發(fā)生。本實(shí)用新型通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者的PETC02和MARP，反饋患者當(dāng)前關(guān)鍵生命體征， 根據(jù)目標(biāo)要求不斷調(diào)節(jié)胸外按壓深度和頻率，形成一個(gè)閉環(huán)胸外按壓自控系統(tǒng)，將患者 PETC02和MARP控制在合理范圍，從而增加胸外按壓成功率和患者存活率。盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)，其特征是，包括反饋生理信號(hào)采集模塊、后置處理放大模塊、智能控制器、控制接口、電動(dòng)胸外按壓器和胸厚信號(hào)采集模塊，其中所述生理信號(hào)采集模塊，采集呼吸末二氧化碳分壓PETC02信號(hào)和平均動(dòng)脈舒張壓 MARP信號(hào)；所述后置處理放大模塊，接收所述生理信號(hào)采集模塊發(fā)送的呼吸末二氧化碳分壓 PETC02信號(hào)和平均動(dòng)脈舒張壓MARP信號(hào)，并進(jìn)行放大濾波處理，使之適配于智能控制器的采樣處理；所述胸厚信號(hào)采集模塊采集患者的胸厚信號(hào)；所述智能控制器，采樣來(lái)自所述后置處理放大模塊的模擬信號(hào)和胸厚信號(hào)采集模塊采樣得到的患者胸厚信號(hào)，產(chǎn)生胸外按壓深度和頻率控制信號(hào)；所述控制接口連接所述智能控制器和所述電動(dòng)胸外按壓器，傳輸所述胸外按壓深度和頻率控制信號(hào)；所述電動(dòng)胸外按壓器，接收經(jīng)由所述控制接口傳輸?shù)膩?lái)自所述智能控制器的胸外按壓深度和頻率控制信號(hào)，實(shí)施胸外按壓操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)，其特征是，所述智能控制器包括微處理器，A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、鍵盤(pán)、顯示器和揚(yáng)聲器，其中所述A/D轉(zhuǎn)換器將來(lái)自所述后置處理放大模塊和來(lái)自所述胸厚采集模塊的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成可以進(jìn)行運(yùn)算處理的數(shù)字信號(hào)；所述微處理器，接收來(lái)自所述A/D轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)，產(chǎn)生數(shù)字控制信號(hào)；所述D/A轉(zhuǎn)換器接收來(lái)自所述微處理器的數(shù)字控制信號(hào)，轉(zhuǎn)換成模擬控制信號(hào)發(fā)送到所述控制接口 ；所述鍵盤(pán)用于設(shè)置目標(biāo)呼吸末二氧化碳PETC02和目標(biāo)平均動(dòng)脈舒張壓MARP數(shù)據(jù)，發(fā)送給所述微處理器；所述顯示器實(shí)時(shí)顯示來(lái)自所述微處理器的如下數(shù)據(jù)患者的呼吸末二氧化碳PETC02 和平均動(dòng)脈舒張壓MARP ；所述揚(yáng)聲器受所述處理器驅(qū)動(dòng)，在患者呼吸末二氧化碳PETC02和平均動(dòng)脈舒張壓 MARP未達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)時(shí)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)，其特征是，所述胸厚信號(hào)采集模塊為位移傳感器，所述位移傳感器設(shè)置在所述電動(dòng)胸外按壓器內(nèi)，并將胸厚信號(hào)經(jīng)由所述控制接口傳輸給所述智能控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)，其特征是，所述反饋生理信號(hào)采集模塊包括呼吸末二氧化碳分壓PETC02傳感器和平均動(dòng)脈舒張壓MARP傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)，其特征是，所述后置處理放大模塊包括呼吸末二氧化碳分壓PETC02采樣放大器和平均動(dòng)脈舒張壓MARP采樣放大器，分別將所述呼吸末二氧化碳分壓PETC02信號(hào)和平均動(dòng)脈舒張壓MARP信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波處理，轉(zhuǎn)換成所述智能控制器可采樣識(shí)別的模擬信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)，其特征是，所述電動(dòng)胸外按壓器包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和與其連接的按壓桿。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種閉環(huán)胸外按壓系統(tǒng)，包括反饋生理信號(hào)采集模塊、后置處理放大模塊、智能控制器、控制接口、電動(dòng)胸外按壓器和胸厚信號(hào)采集模塊，所述智能控制器，采樣來(lái)自所述后置處理放大模塊的模擬信號(hào)和胸厚信號(hào)采集模塊采樣得到的患者胸厚信號(hào)，產(chǎn)生能夠達(dá)到目標(biāo)生理信號(hào)的擬實(shí)施胸外按壓的深度和頻率控制信號(hào)。本實(shí)用新型通過(guò)連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)PETCO2和MARP，利用該反饋生理信號(hào)，進(jìn)行胸外按壓深度和頻率的閉環(huán)控制。本實(shí)用新型適用于對(duì)心臟驟?；颊叩脑呵凹本群瓦B續(xù)救治。
文檔編號(hào)A61H31/00GK202096428SQ201120075388
公開(kāi)日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者吳太虎, 張廣, 趙鵬, 鄭捷文, 錢(qián)紹文 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院衛(wèi)生裝備研究所